除氧器全面性熱力系統(tǒng)各部分的作用及投運(yùn)或退出工況

王鵬宇

一、研究背景及目的意義

火電廠中鍋爐給水主要由主凝結(jié)水及補(bǔ)充水組成。由于水中經(jīng)常含有大量溶解性氣體，如氧氣、二氧化碳等，它們不僅存在于化學(xué)補(bǔ)充水中，而且也存在于主凝結(jié)水中。因此，主凝結(jié)水在凝汽器中或通過(guò)在真空條件下工作的低壓加熱器和管道時(shí)，空氣會(huì)通過(guò)不嚴(yán)密處滲入到主凝結(jié)水中，使水中含有可溶解的活性氣體。溶解在水中的氣體溶解度隨溫度升高而下降，溫度越高這些氣體就越容易直接和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕熱力設(shè)備及管道，降低其工作可靠性與使用壽命。同時(shí)不凝結(jié)氣體會(huì)附著在傳熱面，以及氧化物沉積形成的鹽垢，都會(huì)增大傳熱熱阻，使熱力設(shè)備熱經(jīng)濟(jì)性下降。而氧化物沉積在汽輪機(jī)葉片，會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)出力下降和軸向推力增加，使機(jī)組安全性下降。其中危害最大的是氧氣，氧對(duì)鋼鐵構(gòu)成的熱力設(shè)備及管道會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的氧腐蝕，而二氧化碳將加劇這種腐蝕。隨著鍋爐蒸汽參數(shù)的提高，對(duì)給水品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，尤其是對(duì)給水中溶解氧量的限制更嚴(yán)格。因此，對(duì)給水進(jìn)行除氧是十分必要。

二、連續(xù)排污擴(kuò)容器

連續(xù)排污膨脹器是與鍋爐的連續(xù)排污口連接的，是用來(lái)將鍋爐的連續(xù)排污減壓擴(kuò)容，排污水在連續(xù)排污膨脹器內(nèi)絕熱膨脹分離為二次蒸汽和廢熱水，并在膨脹器內(nèi)經(jīng)擴(kuò)容、降壓、熱量交換，然后排放，二次蒸汽由專門的管道引出，廢熱水通過(guò)浮球液位閥或溢流調(diào)節(jié)閥自動(dòng)排走，熱能可以得到回收再利用。連續(xù)排污量隨鍋爐給水負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，保持相對(duì)穩(wěn)定的排污率。

三、定期排污擴(kuò)容器

定期排污擴(kuò)容器是將爐水從鍋爐最底部為易積存水渣放出，以排放爐內(nèi)水渣。排污水在擴(kuò)容器內(nèi)擴(kuò)容，降溫降壓，產(chǎn)生二次蒸汽，熱量得以回收利用。

定期排污膨脹器的作用就在于將鍋爐排污水?dāng)U容蒸發(fā)出蒸汽并將蒸汽與污水分離開(kāi)來(lái)。分離出來(lái)的蒸汽可回收到熱力系統(tǒng)中去，如將蒸汽引至除氧器等;未蒸發(fā)的排污水可送入排污冷卻器，以加熱軟化水等。

工作原理

來(lái)自鍋爐的定期排污水為鍋爐工作壓力下的飽和水，溫度高、焓值大，若突然降低其壓力，水的汽化點(diǎn)降低，使原來(lái)的飽和狀態(tài)被破壞，一部分水放出過(guò)熱熱量成為新壓力下的飽和水，一部分水吸收蒸發(fā)潛熱而成為蒸汽。這種蒸發(fā)稱為閃蒸蒸發(fā)。定期排污膨脹器就是利用閃蒸蒸發(fā)的原理來(lái)獲得二次蒸汽的，其有一定參數(shù)的鍋爐排污水從管道突然被輸入體積比管道大若干倍的膨脹器后，壓力降低，體積增大，從而閃蒸蒸發(fā)出蒸汽。

四、輔助蒸汽系統(tǒng)？

輔助蒸汽系統(tǒng)主要包括：輔助蒸汽聯(lián)箱、供汽汽源、用汽支管、減溫減壓裝置、疏水裝置及其連接管道和閥門等。輔助蒸汽聯(lián)箱是輔助蒸汽系統(tǒng)的核心部件。單元制機(jī)組均設(shè)置輔助蒸汽系統(tǒng)。輔助蒸汽系統(tǒng)的作用是保證機(jī)組安全可靠地啟動(dòng)和停機(jī)，及在低負(fù)荷和異常工況下提供必要的、參數(shù)和數(shù)量都符合要求的汽源，同時(shí)向有關(guān)設(shè)備提供生產(chǎn)加熱用汽。

輔助蒸汽系統(tǒng)一般有三路汽源，分別考慮到機(jī)組啟動(dòng)、低負(fù)荷、正常運(yùn)行及廠區(qū)的用汽情況。這三路汽源是其他機(jī)組供汽或啟動(dòng)鍋爐、再熱蒸汽泠段（即二段抽汽）和四段抽汽。設(shè)置三路啟動(dòng)汽源的。目的是減少啟動(dòng)供汽損失，減少啟動(dòng)工況的經(jīng)濟(jì)性。

1.??? 啟動(dòng)蒸汽

當(dāng)?shù)谝慌_(tái)機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需要由其他機(jī)組供汽或者增設(shè)啟動(dòng)鍋爐;當(dāng)?shù)诙_(tái)機(jī)組投產(chǎn)后，兩臺(tái)機(jī)組可相互供給啟動(dòng)用汽。供汽管道沿汽流方向安裝氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和逆止閥。為便于檢修調(diào)節(jié)閥，在其前后均安裝一個(gè)電動(dòng)截止閥，在檢修時(shí)切斷來(lái)汽。第一個(gè)電動(dòng)截止閥前有疏水點(diǎn)，將暖管疏水排至無(wú)壓放水母管。

2.??? 再熱蒸汽冷段

在機(jī)組低負(fù)荷期間，隨著負(fù)荷增加，當(dāng)再熱蒸汽冷段壓力符合要求時(shí)，輔助蒸汽由啟動(dòng)鍋爐切換至再熱冷段供汽。供汽管道沿汽流方向安裝的閥門包括：流量測(cè)量裝置、電動(dòng)截止閥、逆止閥、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和閘閥。逆止閥的作用是防止輔助蒸汽倒流入汽輪機(jī)。調(diào)節(jié)閥后設(shè)置兩個(gè)疏水點(diǎn)，排水至輔汽疏水?dāng)U容器和無(wú)壓放水母管。

3.??? 汽輪機(jī)四段抽汽

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷上升到70～85%MCR時(shí)，四段抽汽參數(shù)符合要求，可將輔助汽源切換至四段抽汽。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，輔助蒸汽系統(tǒng)也由四段抽汽供汽。采用四段抽汽為輔助蒸汽系統(tǒng)供汽的原因是：在正常運(yùn)行工說(shuō)下，其壓力變動(dòng)范圍與輔助蒸汽聯(lián)箱的壓力變化范圍基本接近。在這段供汽支管上，依次設(shè)置流量測(cè)量裝置、電動(dòng)截止閥和逆止閥，不設(shè)調(diào)節(jié)閥。因此，在一定范圍內(nèi)，輔助蒸汽聯(lián)箱的壓力隨機(jī)組負(fù)荷和四段抽汽壓力變化而滑動(dòng)，從而減少了節(jié)流損失，提高機(jī)組運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性。

五、再循環(huán)系統(tǒng)

再循環(huán)管的主要作用是防止水泵在剛啟動(dòng)或極低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)水溫升高而汽化的現(xiàn)象。給水泵的給水量是隨鍋爐負(fù)荷而變化的。在啟動(dòng)時(shí)或在負(fù)荷很低時(shí)，給水泵很可能在給水量很小或給水量為零的情況下運(yùn)行，水在泵體內(nèi)長(zhǎng)期受葉輪的摩擦發(fā)熱，而使水溫升高，水溫升高到一定程度后，會(huì)發(fā)生汽化，形成汽蝕。為防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，在泵剛啟動(dòng)時(shí)或在給水量小到一定程度時(shí)，或打開(kāi)再循環(huán)管，將一部分水返回除氧器水箱，以保證有一定的水量（一般約為額定流量的30%）通過(guò)水泵，而不致使泵內(nèi)水溫升高而汽化，是保證給水泵安全運(yùn)行的措施之一。

六、除氧器熱力系統(tǒng)運(yùn)行中要注意的問(wèn)題

1.??? 低負(fù)荷汽源切換及備用汽源的設(shè)置

除氧器在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)本級(jí)抽汽壓力降低，定壓運(yùn)行除氧器為維持恒定壓力應(yīng)切換到一級(jí)抽汽;滑壓運(yùn)行除氧器為保證自動(dòng)向大氣排氣，也需改變運(yùn)行方式及切換汽源。一般在上一級(jí)較高抽汽管至本級(jí)抽汽管上裝設(shè)自動(dòng)切換閥，當(dāng)除氧器工作壓力降至某一最低值，本級(jí)抽汽滿足不了除氧器壓力，自動(dòng)切換至上一級(jí)抽汽而停止本級(jí)抽汽。在鍋爐開(kāi)始啟動(dòng)而汽輪機(jī)未投運(yùn)前，或鍋爐需要清洗、點(diǎn)火上水時(shí)，其用水都必須經(jīng)過(guò)除氧，為此應(yīng)該設(shè)置備用汽源以代替汽輪機(jī)抽汽向除氧器供汽。對(duì)母管制電廠可以利用母管上運(yùn)行的其他機(jī)組抽汽作為備用汽源。而單元制機(jī)組，一般設(shè)置輔助蒸汽聯(lián)箱（稱廠用蒸汽聯(lián)箱），用輔助蒸汽聯(lián)箱的蒸汽作備用汽源。向輔助蒸汽聯(lián)箱供汽的汽源，運(yùn)行機(jī)組一般取自高壓缸排汽（即冷再熱蒸汽），新建電廠來(lái)自啟動(dòng)鍋爐，擴(kuò)建的老廠可用老機(jī)組抽汽。

2.??? 除氧器再沸騰管和啟動(dòng)時(shí)的循環(huán)加熱系統(tǒng)

機(jī)組啟動(dòng)前和機(jī)組負(fù)荷小于15%時(shí)，除氧器工作壓力僅有0.12mpa，給水溫度偏低，難免加熱不足，為了縮短機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間，力求充分加熱給水使其盡快加熱到相應(yīng)壓力下的飽和水溫度，采取的措施是在除氧器給水箱內(nèi)加裝再沸騰管和設(shè)置啟動(dòng)循環(huán)加熱系統(tǒng)?，F(xiàn)代所有型式除氧器均在給水箱內(nèi)設(shè)置再沸騰管，再沸騰管有如下作用：鍋爐啟動(dòng)上水時(shí)，利用再沸騰管將給水加熱至鍋爐所需水溫;其次是滑壓運(yùn)行除氧器負(fù)荷驟升時(shí)，由于壓力升高快，給水溫度的升高滯后于壓力升高，此時(shí)投入再沸騰管在給水箱內(nèi)對(duì)給水再次加熱以改善除氧效果，同時(shí)完成給水的深度除氧。再沸騰管的汽源一般為除氧器加熱蒸汽。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫磊.1000MW機(jī)組除氧器水位控制優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2019（30）：172.

[2]?? 張利軍，王林，李彥鵬，袁煒，胡琳.熱力系統(tǒng)除氧器介紹及優(yōu)化改造[J].價(jià)值工程，2019，38（36）：179-181.

[3]?? 項(xiàng)海東.電廠汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究[J].電子元器件與信息技術(shù)，2019，3（12）：111-112+126.